Фазовые переходы. Использование физических свойств веществ в технике, для записи, хранения и воспроизведения информации. Жидкие кристаллы.
Изменение агрегатного состояния — термодинамические процессы, являющиеся фазовыми переходами.
Выделяют следующие их разновидности:
из твёрдого в жидкое — плавление;
из жидкого в газообразное — испарение и кипение;
из твёрдого в газообразное — сублимация;
из газообразного в жидкое или твёрдое — конденсация.
Жидкие кристаллы — вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов.
Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Этим он отличается от известных всем кристаллов. Однако, несмотря на это свойство, объединяющее его с жидкостью, он обладает свойством, характерным для кристаллов. Это — упорядочение в пространстве молекул, образующих кристалл. Правда, это упорядочение не такое полное, как в обычных кристаллах, но, тем не менее, оно существенно влияет на свойства жидких кристаллов, чем и отличает их от обычных жидкостей.
Текстура холестерического жидкого кристалла
Главным свойством жидких кристаллов является анизотропия оптических свойств, т.е. свет внутри жидкого кристалла по разным направлениям распространяется с различной скоростью. Так же частицы жидких кристаллов реагируют на внешние электрические и магнитные поля.
По структуре жидкие кристаллы представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством жидких кристаллов является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности.
Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер. Однако учёные не обратили особого внимания на необычные свойства этих жидкостей.
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон использовал важнейшее свойство жидких кристаллов — изменять цвет под воздействием температуры — для обнаружения невидимых простым глазом тепловых полей. После того как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос. В 1968 г. американские учёные создали принципиально новые индикаторы для систем отображения информации. Принцип их действия основан на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по-разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек.
Все формы жизни так или иначе связаны с деятельностью живой клетки, многие структурные звенья которой похожи на структуру жидких кристаллов. Обладая замечательными диэлектрическими свойствами, жидкие кристаллы регулируют взаимоотношения между клеткой и внешней средой, а также между отдельными клетками и тканями, сообщают необходимую инертность составным частям клетки, защищая ее от ферментативного влияния.